Wasser aus dem Permafrost Eigenschaften und Einflüsse auf unsere Wasservorkommen

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1 Permafrost Wasser aus dem Permafrost Eigenschaften und Einflüsse auf unsere Wasservorkommen Brixen, 18. März 2016 Volkmar Mair Amt für Geologie und Baustoffprüfung Bozen

2 Einleitung: Was ist Permafrost? Unter Permafrost versteht man dauerhaft gefrorenen Boden oder Festgesteinsuntergrund, der im Sommer nur oberflächlich auftaut (Auftauschicht = aktive Lage). Das Vorkommen von Permafrost ist nicht an das Vorhandensein von Wasser/Eis gebunden, ausschlaggebend ist die Temperatur. In den Alpen unterscheidet man 3 Arten von Permafrostvorkommen ( Alpiner Permafrost ): a) Aktive und inaktive Blockgletscher b) Permafrost in Lockergesteinen (Schutt und Böden) c) Permafrost in Festgesteinen ( Spaltenfrost )

3 Einleitung: Was ist Permafrost? Woran erkennt man ihn? Les Deux Alpes Plattkofel Jaggl, Reschenpass Murfreit Similaungrube Foto: Lukas Mussner Foto: Egon Gurschler

4 Projekt PermaNET ( ) Alpenweite Karte der Permafrostverbreitung

5 Karte der Permafrostverbreitung in Südtirol Permafrost-Verbreitung in Südtirol nach der Modellierung des Projektes PermaNET

6 Blockgletscher sind lappen- bis zungenförmige Körper aus gefrorenem Lockermaterial (Hangschutt, Moräne) und Eislinsen bzw. Eiskörpern, die sich hangabwärts bewegen. Sie heben sich morphologisch deutlich von ihrer Umgebung ab. Die Bewegung erfolgt ähnlich wie bei Gletschern durch Kriechprozesse als Folge der internen Deformation. Blockgletscher zählen zu den markantesten und häufigsten morphologischen Erscheinungsformen des Hochgebirges.

7 Änderungen der Wasserchemie (Ionen-Zusammensetzung) im Rasass See von 1990 bis 2005 Größenvergleich: Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit Rasass See, 2682 m Grenzwert für Trinkwasser (20 µg L -1 ) 24 µs/cm 450 µs/cm (Thies et al. 2007) 0 Rasass RASee Pond < 1 Pond

8 Partnerschaft: LP Amt für Geologie und Baustoffprüfung Bozen P1 Biologisches Labor, Umweltagentur Bozen P2 Universität Innsbruck Assoziierte Partner: - Alpenverein Südtirol AVS - Konsortium Nationalpark Stilfserjoch - Amt der Tiroler Landesregierung- Hydrographie und Hydrologie - Forsttechnischer Dienst für Wildbach- und Lawinenverbauung, Sektion Tirol - ARGE Naturschutz - Österreichischer Alpenverein OEAV

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10 Schwermetalle in Blockgletscherabflüssen (Krumgampen, Hochebenkar, Lazaun ) Die Konzentrationen übersteigen z.t. die Grenzwerte für Trinkwasser (z.b. Ni) Nickel (mg/l) Ni (mg/l) Grenzwert Trinkwasser (0.02 mg/l Ni) Hochebenkar Krumgampen LF vs Ni LF vs Ni Lazaun Krumgampen LF vs Ni Hochebenkar LF vs Ni Lazaun Conductivity (µs/cm) El. Leitfähigkeit (µs/cm)

11 Quelldaten: Amt für Gewässernutzung, Autonome Provinz Bozen

12 Permafrost und Wasserressourcen: Untersuchungen Einzugsgebiet Lazaunalm Gletscherquellen Blockgletscherquellen

13 LAZAUN Blockgletscher Fossil rock glacier spring Q2 Moraine spring Q2 Q1 Q3 Stream and spring impacted by glacier Q1 Spring GB BG Springs impacted by active rock glacier Q3 / frozen debris GB BG Quellen: Probenstellen Q1, Q2, Q3, GB, BG,

14 Ionen-Zusammensetzung Q2 Q2 Q1 Q3 GB Q1 Spring BG Q3 GB BG Sulfate Magnesium Calcium Other ions

15 Elektrische Leitfähigkeit (µs/cm)

16 Ni (mg/l) ,083 0,175 0,066 <0,001 <0,001 <0,001 Grenzwert für Ni in Trinkwasser: 0,02 mg/l

17 IONIC COMPOSITION (June October, mean values) Impacted by Conductivity SO 4 2- Mg 2+ Ca 2+ µs/cm mg/l mg/l mg/l Q1 moraine Q2 fossil rock glacier Q BG active rock glacier GB glacier (and?) Spring

18 no/ little increase in conductivity at sites without impact of active rock glaciers Q1 moraine Q2 fossil rock glacier conductivity increase at sites impacted by active rock glaciers (e.g. BG)

19 Jahresgang des Abflusses

20 Internstruktur der Blockgletscher ermittelt durch 2 Kernbohrungen LZ 2 LZ 1 LZ 1 (2580 m) LZ 2 (2538 m) 40 m Länge 32 m Länge (Sommer 2010)

21 Kern Lazaun I 2 3 m 3 4 m 16,5 m 20 20,5 m

22 Permafrost und Wasserressourcen: Untersuchungen am Blockgletscher Lazaun Geschwindigkeit: 1 cm in 2 Monaten 6 cm / Jahr Inklinometermessungen von August 2010 bis September 2010 (S1) bzw. Oktober (S2) 2010

23 Ni Mn

24 Internstruktur Alter

25 Permafrost und Klimawandel: Interpretation der Daten Bohrkern Lazaun 1 9,4m 2860 ± 30 BP 16,9m 3940 ± 45 BP 18,4m 4850 ± 65 BP 23,5m 8080 ± 95 BP 8700 ± 70 BP Holzreste max. Alter, Lazaunsee (Staffler et al. 2011)

26 Ökologie der Gewässer: Untersuchungen an Blockgletscherabflüssen

27 Ökologie der Gewässer: Untersuchungen an Blockgletscherabflüssen Makrozoobenthos Anzahl der Individuen an den verschiedenen Probenstellen Ulten Schnals Rein 4000 Individuen UL BGQ S UL BGQ H UL BGB S UL BGB H UL REF S UL_REF H Sch BGQ S Sch BGQ H Sch BGB S Sch BGB H Sch GB Jun Sch GB Sep Sch Ref Jun Sch Ref Sep R BGQ S R BGQ Stein Sep R BGB S R BGB H R Ref S Re Ref H BG-Quelle BG-Bach Gletscherbach Referenzbach

28 Ökologie der Gewässer: Untersuchungen an Blockgletscherabflüssen Erste Ergebnisse Makrozoobenthos Vor allem in Ulten und Schnals haben die Referenzbäche höhere Individuendichten Die Blockgletscherbäche haben meist höhere Individuendichten als die quellen Im September ist die Besiedelung meist dichter als im Juni/Juli

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31 Ökologie der Gewässer: Untersuchungen an Hochgebirgsseen Chemie verschiedener Seen

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33 Zusammenfassung: Permafrost ist in den Alpen oberhalb von m häufiger verbreitet als vielfach angenommen. In Südtirol sind etwa 440 km² bzw. 6 % der Landesfläche von Permafrost bedeckt, in Österreich ca km² Aufgrund seiner Temperatur von nahe 0 C ist Permafrost besonders anfällig auf Klimawandel. Klimamodelle prognostizieren für die Alpen eine Erwärmung von etwa 4 C bis 2100, was u.a. zu einem verstärkten Abschmelzen des Permafrosts führen wird. Die größten Eisanteile des Permafrosts sind in den Blockgletschern gebunden

34 Zusammenfassung: Alter von Blockgletschern und Gletschern Blockgletscher Lazaun bis 8000 Jahre BP nachgewiesen, daher als Klimaarchiv geeignet!! Ortler Gletscher bis 2650 BP nachgewiesen Schwermetalle in Schmelzwässern aus Permafrostarealen: Erste Ergebnisse aus verschiedenen Projekten zeigten, dass Wässer aus abschmelzendem Permafrost hohe Gehalte an Schwermetallen enthalten können. Diese Werte liegen mancherorts weit über dem Grenzwert für Trinkwasser Herkunft aus Permafrost-Eis nachgewiesen (Eiskerne Lazaun) Schwermetalle (Ni, Mn, Zn) korrelieren mit niedrigen ph-werten Datierungen der metallhaltigen Eis-Schichten belegen Alter vor Industrialisierung (>2800 BP) Ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Abschmelzen von Permafrost und dem Anstieg von Schwermetallen bzw. Spurenelementen in den genutzten Trinkwasserquellen in Südtirol kann zu diesem Zeitpunkt nicht festgestellt werden. Die Lazaunbachquelle wird aufgrund der hohen Nickel- und Aluminiumgehalte nicht mehr für Trinkwasser verwendet. Für die anderen Quellen sind in den nächsten Jahren weitere Analysen geplant, um einen eventuellen Einfluss nachweisen zu können. Permafrost und Ökologie: Erste Ergebnisse zeigen Unterschiede in der Anzahl der Individuen (Makrozoobenthos) zwischen beeinflussten und nicht beeinflussten Gewässern

35 Danke für Ihre Aufmerksamkeit